🌈欢迎来到C++专栏 ~~ 类和对象（中）

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一. 类的6个默认成员函数

如果一个类中什么成员都没有，简称为空类。
空类中真的什么都没有吗？并不是，任何类在什么都不写时，编译器会自动生成以下6个默认成员函数。
默认成员函数：用户没有显式实现，编译器会生成的成员函数称为默认成员函数。

class Date {};

🚩下面一一介绍的成员函数里会有比较复杂的地方，不过只要跨过了这座山，他们才会聆听你的故事，加油少年

二. 构造函数

🌈构造函数概念

构造函数是特殊的成员函数，需要注意的是，构造函数虽然名称叫构造，但是构造函数的主要任务并不是开空间创建对象，而是初始化对象（注意开空间是编译器编译时候处理的）

⚡构造函数其意义：对象定义出来就自动调用，保证对象一定是被初始化的了，且在对象整个生命周期内只调用一次

🌈构造函数特征

其特征如下：

1. 函数名与类名相同
2. 无返回值 —— 不用写void
3. 对象实例化时编译器自动调用对应的构造函数
4. 构造函数可以重载

下面先来看一个例子：

class Date
{
public://1.无参构造函数Date(){_year = 0;_month = 1;_day = 1;}//2.带参构造函数 - 初始化成指定值Date(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}private:int _year;int _month;int _day;
};int main()
{//对象实例化时，自动调用Date d1;//调用无参构造函数Date d2(2022, 1, 17);return 0;
} 

回顾之前我们学过了缺省参数——可以合并成一个函数，实现两个功能

Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)// 全缺省
{_year = year;_month = month;_day = day;
}

注：无参构造函数 Date();和全缺省函数Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1);构成函数重载，在语法上可以同时存在，但是在无参调用的时候，会出现歧义报错（两个函数都合适，去哪个呢？）

🔥如果类中没有显式定义构造函数，则C++编译器会自动生成一个无参的默认构造函数，（一旦用户显式定义编译器将不再生成）
不实现构造函数的情况下，编译器会生成默认的构造函数

• d对象调用了编译器生成的默认构造函数，但是d对象_year/_month/_day，依旧是随机值，也就说在这里编译器生成的默认构造函数并没有什么用？？

C++把类型分成了两类 ——

• 内置函数： 语言提供的类型int/char/double/指针等
• 自定义类型： struct / class等类类型

⚡ 我们啥也不写编译器会默认生成构造函数 ——

• 对内置类型成员不做处理（不方便）
• 对于自定义类型的成员变量，会去调用它的默认构造函数（即不用传参就可以调）初始化
  ps：如果没有默认构造函数，编译器就会报错❌

接下来我们来验证一下：对于自定义类型，是否会调用它的默认构造函数

class A
{
public:A(){cout << "Scort" << endl;}
private:int _a;
};class Date
{
public:private:int _year;int _month;int _day;A _a;
};int main()
{//对象实例化的时候，自动调用Date d1;return 0;
}

可以看见，确实是调用了A_aa的默认构造函数，并打印出来

C++11 中针对内置类型成员不初始化的缺陷，又打了补丁，即：内置类型成员变量在类中声明时可以给默认值

class Date
{
private:int _year =1;//注意这里不是初始化，是给缺省值       因为这里是声明int _month =1;int _day =1;A _a;
};

⚡ 任何一个类的默认构造函数（不用参数就可以调用），有三个 —— 无参构造函数、全缺省构造函数、我们没写编译器自动生成的构造函数。并且默认构造函数只能有一个（语法上他们可以同时存在，但是如果有对象定义去调用就会报错）

1. 我们不写，编译器自动生成的那个
2. 我们自己写，全缺省构造函数
3. 我们自己写，无参构造函数

特点：不传参数就可以调用

因为构造函数就三种，这里是我们自己写的构造函数，还主动带了一个参数，既不符合无参、全缺省，更加不符合编译器自动生成的那构造函数，所以这就没有默认构造函数可调了，就报错咯。

三. 析构函数

🌍析构函数概念

析构函数：与构造函数功能相反，析构函数不是完成对对象本身的销毁，局部对象销毁工作是由编译器完成的。而对象在销毁时会自动调用析构函数，完成对象中资源的清理工作（相当于打扫卫生的）

🌍析构函数特征

析构函数是特殊的成员函数

🍉特征如下：

1. 析构函数名是在类名前加上字符 ~。
2. 无参数无返回值类型。
3. 一个类只能有一个析构函数。若未显式定义，系统会自动生成默认的析构函数。注意：析构函数不能重载
4. 对象生命周期结束时，C++编译系统系统自动调用析构函数

class Date
{
public:Date(int year = 2002, int month = 2, int day = 19){_year = year;_month = month;_day = day;}~Date(){//int _year....栈上开辟的空间，出栈了自然销毁了，不需要析构cout << "~Date()" << endl;}private:int _year;int _month;int _day;
};int main()
{Date d1;return 0;
}

我们调试发现：Date()日期类也没有资源需要清理，不是所有的类都要析构函数，在这里不实现析构都可以

那么谁的析构函数是有价值的呢？ —— 栈

typedef int DataType;
class Stack
{
public://构造函数Stack(int capacity = 4){cout << "Stack(int capacity = 4)" << endl;_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);if (NULL == _array){perror("malloc申请空间失败!!!");return;}_size = 0;_capacity = capacity;}void Push(DataType data){// CheckCapacity();_array[_size] = data;_size++;}//析构函数~Stack(){free(_array);//下面三步做不做都可以_capacity = _size = 0;//生命周期到了，都还给系统了，_array为野指针，自然不能访问size等_array = nullptr;}
private:DataType* _array;int _capacity;int _size;
};int main()
{Stack st1;return 0;
}

这样就保证了，栈定义出来，就一定被初始化了；出作用域，在堆上申请的空间一定被回收了。就此代替了Init和Destroy

⚡如果我们不写，编译器自动生成的析构函数，会做一些什么呢？

1. 对内置类型的成员变量不做处理
   ❌因为指针不一定是malloc出来的，可能是new、fopen出来的，不能直接free
2. 对于自定义类型的成员变量会回去调它的析构函数

typedef int DataType;
class Stack
{
public:Stack(int capacity = 4){cout << "Stack(int capacity = 4)" << endl;_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);if (NULL == _array){perror("malloc申请空间失败!!!");return;}_size = 0;_capacity = capacity;}void Push(DataType data){// CheckCapacity();_array[_size] = data;_size++;}~Stack(){cout << "~Stack()->" << _array << endl;//为了看到是否真正调用了析构free(_array);_capacity = _size = 0;_array = nullptr;}
private:DataType* _array;int _capacity;int _size;
};class MyQueue
{
// 我们不需要写，构造函数和析构函数
// 默认生成的很有用
// 对于自定义类型，会自动调用它的默认构造函数和析构函数
private:int _size = 0;Stack _st1;Stack _st2;
};int main()
{Stack st;MyQueue q;return 0;
}

发现果然正确！MyQueue 中的Stack自动调用默认的析构

四. 小总结

看完可能觉得有点晕，在这里总结一下吧

🌊构造函数

🌊析构函数

五. 拷贝构造函数

那在创建对象时，可否创建一个与已存在对象一某一样的新对象呢？

🎉概念

拷贝构造函数：只有单个形参，该形参是对本类类型对象的引用(一般常用const修饰)，在用已存在的类类型对象创建新对象时由编译器自动调用

🎉特征

拷贝构造函数也是特殊的成员函数

🍅特征如下：

1. 拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式。
2. 拷贝构造函数的参数只有一个且必须是类类型的引用Date(const Date& d)，使用传值方式会引发无穷递归调用

class Date
{
public://拷贝构造 Date(const Date& d){_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;}//构造函数Date(int year = 0, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}private:int _year;int _month;int _day;
};int main()
{Date d1(2002, 3, 7);Date d2(d1);	//好比 Date d3 = d1;return 0;
}

这里const Date&常引用，最明显的原因是防止误写，导致d1被修改，但是我们不希望修改，使用加const

假如我们使用传值传参 ——

这里会有疑问，为什么传值传参是拷贝构造？
传值传参，就是把实参的值拷贝赋给形参，用同类型的来初始化你，其实就是一个拷贝构造

但是引用传参，d就是d1的一个别名，不会进入死循环

ps：指针也能实现，不过用起来很别扭，我们就不讲了

🧐若未显式定义，编译器会自动生成默认的拷贝构造函数。

1. 对内置类型，会完成字节序拷贝（浅拷贝）
2. 对自定义类型成员，会去调用它的拷贝构造

我们接下来验证一下：

编译器生成的默认构造函数，对于内置类型成员，确实完成了字节序的拷贝。也就是说像日期类这样的我们完全可以不写，默认生成的够用

那么我们看看栈？ 继续不写拷贝构造，让编译器自动生成

class Stack
{
public://构造函数Stack(int capacity = 4){_array = (int*)malloc(sizeof(int)* capacity);if (_array == nullptr){cout << "malloc failed" << endl;exit(-1);}_top = 0;_capacity = capacity;}//析构函数~Stack(){free(_array);_array = nullptr;_top = _capacity = 0;}
private:int* _array;int _top;int _capacity;
};int main()
{Stack st1(10);Stack st2(st1);
}

发现崩溃了❌

这是因为——

🍉这种叫做浅拷贝
1、一个对象修改会影响另一个对象
2、 会析构两次，程序崩溃

像这种类，就不能用默认的了，要我们自己实现深拷贝 —— 后面专门讲解

对于自定义类型变量，确实会调用它的拷贝构造函数，我们可以验证 ——

class A
{
public:A(const A& a){cout << "A(const A&)" << endl;}
};class Date
{
public://构造函数Date(int year = 0, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}private:int _year;int _month;int _day;A _a;
};int main()
{Date d1(2002, 3, 7);Date d2(d1);return 0;
}

六. 赋值运算符重载

我们知道内置类型可以直接使用运算符运算，但在默认情况下，C++是不支持自定义类型对象使用运算符，因为编译器也不知道运算规则

比如日期类：

	Date d(2022, 10, 8);Date d(2022, 10, 26);

我想比较任意两个日期大小d1 < d2，想计算还有多少天国庆d2 - d1，都是没办法直接用运算符计算的。

为此，我们引入了运算符重载。

💦运算符重载

C++为了增强代码的可读性引入了运算符重载，运算符重载是具有特殊函数名的函数

函数原型如下：

注：

• 不能通过连接其他符号来创建新的操作符：比如operator@
• 重载操作符必须有一个类类型参数
• 用于内置类型的运算符，其含义不能改变，例如：内置的整型+，不能改变其含义
• 作为类成员函数重载时，其形参看起来比操作数数目少1，因为成员函数的第一个参数为隐藏的this
• .*（很少见）、 :: 、sizeof、 ? :（三目） 、. 注意以上5个运算符不能重载，这个经常在笔试选择题中出现

于是我们就实现了这样一个比较日期类大小的逻辑 ——

注：传参可以传值，但是在C++中建议传引用，这样可以减少拷贝提高效率（减少拷贝构造的消耗）。并且如果我们无需改变操作数，就用常引用const Date&，（防止我们在修改形参同时把实参也改了，同时const引用接收对象，权限缩小或者不变）

因为我的成员变量是private私有的，在类外不能访问，所以都出错了，那我们暂且先把访问修饰限定去掉

接下来有两个问题 ——

🔮1、d1==d2是怎么样调用这个函数的？

🔮2、成员变量私有在类外面访问不了，如何解决？

🧐问题1：如何调用

d1==d2是怎么样调用这个函数的？

经过调试，确实是调用了，实际上编译器会把d1 == d2转化为operator==(d1, d2)

但一般不会这样去显示写，但是这样就违背了我们增强可读性的初衷了，不然还不如直接写一个函数呢？

🧐问题2

成员变量私有在类外面访问不了，如何解决？

我们为了让程序运行简单粗暴去掉了访问修饰限定符private，这实际上破坏了封装性。

我们也可以在类中写上诸如int GetYear() {}这样的函数，这不破坏封装性，但还是有些麻烦，也不常用

int GetYear()
{return _year;
}

那我们把它放进类里面—— 又出现问题了

这是因为成员函数默认多了一个this指针

class Date
{
public:Date(int year = 0, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}bool operator==( const Date& x){return _year == x._year&& _month == x._month&& _day == x._day;}//private:int _year;int _month;int _day;
};int main()
{Date d1(2022, 10, 8);Date d2(2022, 10, 26);cout << (d1 == d2) << endl;cout << d1.operator==(d2)<< endl; //编译器处理-> d1.operator==(&d1,d2)return 0;
}

当d1 == d2；我们这样调用它时，实际上会被编译器处理成d1.operator==(d2)；

所以我们推荐这样写

cout << d1.operator==(d2)<< endl；

💦赋值运算符重载

🎨 赋值重载的概念

有了上面拷贝构造的基础，接下来的理解就轻松很多了

我们介绍了拷贝构造函数 —— 它是用一个已经存在的对象，拷贝初始化一个即将创建的对象

    //拷贝构造Date d1(2022, 10, 9);Date d2(d1);

接下来介绍的是赋值重载—— 它是两个已经存在的对象，之间进行拷贝赋值

    //赋值重载Date d1(2022, 10, 9);Date d3(2022, 10, 26);d1 = d3;

提问：这个是赋值重载还是拷贝构造？

	Date d1(2002, 3, 7);Date d2 = d1;

根据定义出发 ：只要一个存在的对象，这是拷贝构造

🎨赋值重载的实现细节

🔥1 .赋值运算符重载格式

• 参数类型：const T&，传引用可以提高传参效率
• 返回值类型：T&，返回引用可以提高返回的效率（不用生成临时拷贝），有返回值目的是为了支持连续赋值
• 检测是否自己给自己赋值（判断）
• 返回*this ：要复合连续赋值的含义

class Date
{
public://构造会频繁的调用，所以直接放在类里面定义作为inlineDate(int year = 2022, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}//d1 = d3 赋值重载//d1.operator=(d2);void operator=(const Date& d){_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;}private:int _year;int _month;int _day;
};int main()
{Date d1(2022, 10, 9);Date d2(d1);Date d3(2022, 10, 26);d1 = d3;//转化成 -> d1.operator(&d1, d3);
}

但是这样写不够完美，原因有两点：

🐋1、不能连续的赋值

打比方：

   int i = 0, j = 0, k = 2;k = i = j =10;

对应到C++中就是，日期类的连续赋值，我们需要返回值

d1 = d2 = d3;

⚡传值返回——

// 返回的是d2，类型为Date
Date operator=(const Date& d)
{_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;//即返回d1 -- 返回了调用这个函数隐含的操作数return *this; 
}

this是d2的地址,解引用*this就是返回值对象，这样就可以连续赋值了

⚡传值返回可以是可以，但是会生成一个临时拷贝的对象（占空间），况且这里出了作用域，d1（*this）还在，可以传引用返回：Date&

🐋2、自己给自己赋值，要判断
对于：自己给自己赋值

d2 = d2;

Date& operator=(const Date& d)
{if (this != &d){_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;}return *this;
}

ps: 不能用对象 if (*this != d)去判断，会去调用operate！=，代价很大，而是用地址去判断

🔥如果我们没写，编译器默认生成的赋值重载，参考拷贝构造——

• 对于内置类型成员，会完成字节序值拷贝 —— 浅拷贝
• 对于自定义类型成员，会调用对应类的赋值运算符重载完成赋值

举例：

#include<iostream>using namespace std;class Time
{
public:Time(){_hour = 1;_minute = 1;_second = 1;}Time& operator=(const Time& t){cout << "Time& operator=(const Time& t)" << endl;//为了调试看得到if (this != &t){_hour = t._hour;_minute = t._minute;_second = t._second;}return *this;}
private:int _hour;int _minute;int _second;
};
class Date
{
public:Date(int year = 2022, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}//d1 = d3 赋值重载//d1.operator=(d2);/*void operator=(const Date& d){_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;}*/private://内置类型int _year;int _month;int _day;// 自定义类型Time _t;
};int main()
{Date d1(2022, 10, 9);Date d2(d1);Date d3(2022, 10, 26);d2 = d1 = d3;//转化成 -> d1.operator(&d1, d3);
}

🍅2 .赋值运算符只能重载成类的成员函数不能重载成全局函数

class Date
{
public:Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}int _year;int _month;int _day;
};
// 赋值运算符重载成全局函数，注意重载成全局函数时没有this指针了，需要给两个参数
Date& operator=(Date& left, const Date& right) {if (&left != &right){left._year = right._year;left._month = right._month;left._day = right._day;}return left;
}
// 编译失败：
// error C2801: “operator =”必须是非静态成员

原因：赋值运算符如果不显式实现，编译器会生成一个默认的。此时用户再在类外自己实现一个全局的=赋值运算符重载，就和编译器在类中生成的默认赋值运算符重载冲突了，故赋值运算符重载只能是类的成员函数

·

七. 小总结

➰拷贝构造函数

➰赋值运算符重载

📢写在最后

英雄联盟世界赛要准备开打了，有爱看的兄弟吗？